ارائه راهبردی جدید برای تولید ساختارهای معماری‌شده

پژوهشگران، راهبردی برای تولید ساختارهای معماری‌شده ارائه کردند که در آن از واحدهای نانو و میکرومقیاس استفاده شده‌است. با این روش می‌توان ساختارهایی با خواص منحصر به فرد تولید کرد.

محققان مؤسسه فناوری کالیفرنیا با استفاده از واحدهای سازنده نانو و میکرومقیاس، مواد جدیدی ساختند که دارای ساختارهای دوره‌ای بوده که به آنها مواد معماری‌شده گفته می‌شود. این مواد از خواص غیرمعمولی برخوردار هستند، برای مثال می‌توان ساختارهایی از جنس سرامیک اما سبک تولید کرد که شبیه به فوم هستند اما استحکام بالایی دارند.

این گروه تحقیقاتی نشان دادند که آسیب‌های مواد معماری‌شده در نقاطی که آنها در حین فشردگی یا کشیده‌شدن متحمل می‌شوند را می‌توان با استفاده از مکانیک مستمر کلاسیک توضیح داد. در این روش، رفتار یک ماده به عنوان جرم مستمر به جای ذره مستقل مورد بررسی قرار می‌گیرد.

این یافته بر طبیعت دوگانه مواد معماری‌شده تأکید داشته به‌طوری که می‌توان این نوع مواد را هم به‌عنوان ذرات منفرد و هم یک ساختار جامع در نظر گرفت.

مواد معماری‌شده برای مهندسان بسیار جالب است چرا که خواصی کاملاً غیرمعمول دارند؛ هر چند که رفتار آنها را به سختی می‌توان پیش‌بینی کرد. تقریباً غیرممکن است که بتوان دریافت این مواد چگونه به استرس پاسخ می‌دهند مگر این که آنها را در آزمایشگاه سنتز کرد و مورد بررسی قرار داد.

ساخت این مواد معمولاً به‌صورت سعی و خطا انجام می‌شود. محققان به یک ساختار شبکه‌ای جدید فکر می‌کنند، سپس آن را می‌کشند یا می‌شکنند و در نهایت میزان استحکام این مواد مشخص می‌شود. این فرآیند منجر به کشف‌های جدید و جالبی شده‌است، پیش‌بینی این که چگونه این شبکه زیر فشار عکس‌العمل نشان می‌دهد به محققان کمک می‌کند تا بتوانند ماده‌ای با خواص از پیش‌تعیین شده را به سادگی بسازند.

محققان این پروژه، اکسید آلومینیم توخالی به ضخامت 50 نانومتر را ساختند و سپس این شبکه را زیر فشار قرار داده و زمان مقاومت در برابر ترک‌خوردن را ثبت کردند. نتایج نشان داد که نسبت دانسیته به استحکام در این ساختار چهار برابر بیشتر از مواد دیگر است.